Погружной пневмоударник Советский патент 1982 года по МПК E21B4/14 

{5) ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК

Изобретение относится к горным машинам и может быть применено для бурения скважин.

Известен погружной пневмоударник, включаюиАий корпус, поршень, распределительное устройство и буровую коронку СО

Главным недостатком этого пневмоударника является то, что в его конструкции не предусмотрена установка обратного клапана, .Поэтому при бурении нисходящих глубоких скважин . в сильно обводненных породах пневмоударником после прекращения подачи энергоносителя по ставу штанг и выключения пневмоударника вода из затрубного пространства скважины вместе со шламом может проникать через выхлопные окна и распределительное каналы пневмоударника во внутреннюю полость буровых штанг. При этом происходит осаждение частиц шлама внутри пневмоударника и

В буровых штангах, что снижает их надежность, вызывает быстрый износ

и отказы в работе. .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является погружной пневмоударник, предназначенный для работы на воздушно-водяной смеси, он содержит корпус, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием энергоносителя, подаваемого а рабочие камеры через распределительное устройство, установлен поршень, подпружиненный стакан с водоотражательным конусом, используемым одновременно в качестве обратного клапана. В этом пневмоударнике вблизи водоотражательного корпуса в стенке стакана выполнены впускные радиальные каналы для подачи отделенного от воды энергоносителя в центральный канал стакана, на внешней поверхности которого образован буртик, разделяющий кольцевую полость между корпусом и стаканом на аккумулирующую камеру и полость пониженного давления. Причем на внешней поверхности буртика выполнены продольные каналы, сообщающие аккумулирующую камеру с полостью пониженного давле ния, такая конструкция пневмоудар ника при работе на воздушно-водяной смеси позволяет отделять значительное количество воды от воздушно-водяной смеси до поступления ее в распределительное устройство пневмоударника и подавать выделенную воду в затрубное пространство для пылеподавления. Наличие обратного клапана в конструкции этого пневмоударника позволяет бурить глу бокие нисходящие скважины в обводненных породах 2. Главным недостатком такого пневмо ударника является то, что его нельзя эффективно использовать при работе на сухом сжатом воздухе, содержащем смазбчное масло, так как при этом вместо воды отделяется смазочное масло и скапливается в нижней части аккумулирующей камеры, а затем через кольцевой посадочный зазор межд буртиком и корпусом смазочное масло под давлением энергоносителя перете кает в полость пониженного давления и удаляется в затрубное пространство (В этом случае, конечно, продольные каналы, выполненные на внешней поверхности буртика и сообщающие акку мулирующую камеру с полости пониженного давления, необходимо заглушить так как через них дополнительно кро ме смазочного масла будет происходить отбор сжатого воздуха в затрубное пространство). Работа пневмоуда ника на сжатом воздухе без смазочно го масла снижает его износГостойкост Целью изобретения-является повышение износостойкости пневмоударника с обратным клапаном при работе на сухом сжатом воздухе, содержащем смазочное масло. Поставленная цель достигается тем, что на торце буртика со стороны аккумулирующей камеры выполнена кольцевая маслосборная канавка, при этом со дна канавки выполнены наклонные калиброванные отверстия, соединяющие маслосборную канавку с центральным каналом стакана. 4 Кроме того, один ряд впускных радиальных каналов выполнен на уровне маслосборной канавки. В центральном канале стакана на участке выхода в него калибровочных отверстий выполнено местное сужение проходного сечения. На чертеже показана конструкция погружного пневмоударника, продольный разрез. В разъемном корпусе размещены поршень 2, воздухораспределительная трубка 3 стакан k, установленный с возможностью осевого перемещения и снабженный буртиком 5 разделяющий кольцевую полость между корпусом и стаканом на аккумулирующую камеру 6 и полость 7 пониженного давления. На торце буртика, обращенного в сто-, рону аккумулирующей камеры, выполнена кольцевая маслосборная канавка 8, соединенная наклонными калиброванными отверстиями 9 с центральным каналом 10, 8 котором выполнено местное сужение 11. Это сужение может быть выполнено как у сопла Лаваля. В стенке стакана Ц выполнены радиальные каналы 12 и дополнительные впускные радиальные каналы 13. Сверху стакана в центральном канале установлен и закреплен обратный клапан I, который прижат к поверхности переходника 15 пружиной 16, размещенной в полости 7 пониженного давления. Для обеспечения в полости 7 пониженного давления выполнена на боковой поверхности стакана проточка 17, а в корпусе 1 - разрядные каналы 18, которые при отсутствии давления в магистральном канале переходника 15 перекрыты боковой поверхностью стакана Ц. В корпусе 1 выполнена опорная площадка 19t которая ограничивает ход стакана и деформацию пружины. Погружной пневмоударник работает следующим образом. При подаче по буровым штангам в отверстие переходника 15 сжатого воздуха, содержащего смазочное масло, обратный клапан It вместе со стаканом Ц переместится вниз, сжимая пружину 16, При этом розрядные каналы 18 открываются проточкой 17 и полость пониженного давления сообщается с затрубным пространством. Опорная- площадка 19 ограничивает ход стакана k и деформацию пружины 1б. в процессе прохождения сжатого воздуха, содержащего смазочное масло, в аккумулирующую камеру 6 в результате отражения от конусной поверхности обратного клапана k, тре ние о стенки корпуса 1 и действия сил гравитации, смазочное масло в потоке концентрируется в его периферийной части и стекает в нижнюю часть аккумулирующей камеры 6, заполняя маслосборную канавку 8, и через наклонные калиброванные каналы 9 распыляется в центральном канале 10 в потоке сжатого воздуха, поступающего в центральный канал из аккумулирующей камеры 6 через радиальные каналы 12 и дополнительные впускные радиальные каналы 13. Сужение 11 проходного сечения центрального канала 10 способствует увеличению скорости потока сжатого воздуха и характеризуется местным падением давления, поэтому размещение устья наклонных калибровочных отверстий 9 на участке местного сужения 11 центрального канала стакана позволяет под давлением впрыскивать и более эффективно распылять масло в потоке сжатого воздуха перед его поступлением в распределительную трубку 3 пневмоударника. Под действием сжатого воздуха поршень 2 совершает возвратно-поступательное перемещение, нанося удары по буровому инструменту. При этом распыленное масло смазывает детали пневмоударника, способствует повыше нию их износостойкости. При остановке процесса бурения подача сжатйго воздуха прекращается давление над обратным клапаном 1 и буртиком 5 падает, и пружина 16 перемещает стакан Ц вместе с обратным клапаном Т до упора последнего в конусную поверхность переходника 15. Это препятствует проникновению воды из затрубного пространства вместе со шламом через выхлопные ок на и распределительные каналы пневмоударника во внутреннюю полость переходника 15 и в буровые штанги, что предохраняет пневмоударник и буровые штанги от засорения шламом и уменьшает их износ. Выполнение на торце буртика 5 со стороны аккумулирующей камеры 6 кольцевой маслосборной канавки 8 по воляет понизить уровень масла, поА6ступающего в аккумулирующую камеру 6, относительно входа в посадочный зазор между наружной цилиндрической поверхностью буртика 5 и корпусом 1, что не дает возможность смазочному маслу скапливаться над указанным посадочным зазором и проходить по нему в значительных количествах в полость 7 пониженного давления и через канал 8 в затрубное пространство скважины. А выполнение наклонных калиброванных отверстий 9, сообщающих маслосборную канавку 8 с центральным каналом 10 стакана 4, обеспечивает дозированное распыление смазочного масла в потоке сжатого воздуха перед его поступлением в распределительную трубку 3 пневмоударника. Выполнение вблизи маслосборной канавки дополнительных впускных радиальных каналов 1 предохраняет маслосборную канавку 8 от переполнения при неравномерной и большой подаче смазочного масла. Выполнение местного сужения.11 проходного сечения центрального канала 10 на участке выхода в него калиброванных отверстий позволяет понизить давление на этом участке и создать дополнительный отсос смазочного масла из маслосборной канавки 8 через наклонные калиброванные каналы 9 и улучшить степень его распыления в потоке для 6of№e эффективного использования при смазке трущихся поверхностей деталей пневмоударника. Центральный канал стакана k и сужение 11 могут быть выполнены с параметрами дозвукового сопла Лаваля, тогда устье наклонных калиброванных отверстий 9 целесообразно разместить вблизи критического проходного сечения ) тобы использовать максималь ную скорость потока сжатого воздуха и местное падение давления для эжекции и распыления смазочного масла. Такое использование позволит повысить износостойкость пневмоударника за счет более эффективного использования смазочного масла, примерно, на 30%. Формула изобретения 1. Погружной пневмоударник, включающий корпус, в котором установлены поршень, распределительное устройст